A^(2)O工艺污水的荧光光谱区域积分法解析

针对常见的A^(2)O污水处理厂进、出水以及各个处理单元中的污水开展常规水质指标、荧光特性及其相关性研究。污水经过厌氧-缺氧-好氧(A^(2)O),结合三级处理等全流程处理工艺后,COD的去除率达到了92.1%,BOD5去除率达到94.5%,TOC的去除率为86.9%。尽管出水水质均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准,由于冬季进厂水的水质指标明显比夏季差,冬季出水水质略差于夏季出水。结合污水理化指标的相关性分析,应用三维荧光光谱,开展区域积分法可知,工艺在处理污水时对蛋白类物质的去除效果要优于腐殖质类物质,各区域标准体积积分与传统水质指标如COD、BOD5、氨氮以及总氮之间具有很好的相关性。研究结果可为水厂内部水质监测和控制提供技术支撑。

煤矿井下不同区域矿井水中有机污染特征

为了弄清煤矿井下不同区域矿井水中有机污染特征,以神府矿区某浅埋矿井为研究对象,基于三维荧光指纹技术和区域体积积分法开展了矿井水水质特征研究。结果表明:神府矿区井下矿井水中阴阳离子等组分主要来自顶板基岩含水层,煤炭开采产生了氮素,有机物等污染物,其中COD浓度超标率(Ⅲ类地下水质量标准)达到72.7%;02综采工作面矿井水中COD则达到Ⅴ类地下水质量标准,且TOC和UV254也较高。1~5号矿井水中DOM主要出现了芳香性蛋白类有机质荧光峰;综采工作面矿井水中Ⅴ区荧光峰非常明显,该类有机质来自工作面回采和检修过程中综采设备溢油。1~5号矿井水中类酪氨酸和类色氨酸的标准体积比例Pi,n之和>52.0%,说明芳香性蛋白质有机物是本地区地下水中重要的DOM;02综采工作面水样中多环芳烃类有机物的标准体积比显著增加,反映了检修过程中大量多环芳烃类油污进入矿井水;矿井水处理厂进出水水质具有井下不同位置矿井水的综合特征,Ⅰ区和Ⅴ区有机质可以有效地被微生物利用或处理工艺去除。COD与Φi,Pi,n,FI,TOC,UV254的相关性较低,表明矿井水中COD的主要成分为非溶解性的煤泥等物质;UV254和TOC与Φi,Pi,n,FI的相关性显著增加,表明区域体积积分法和峰值法都能够很好地表征DOM的荧光特征、含量等。

岩门秀芽茶叶主要浸出物三维荧光指纹图谱分析

基于三维荧光光谱技术结合荧光区域积分法,研究了岩门秀芽在不同冷泡时间下浸出液样品的三维荧光光谱特征。通过激发扫描获取激发-发射矩阵光谱,识别荧光峰的位置并采用荧光区域积分法计算荧光峰所处区域内荧光强度的积分体积值,以探究岩门秀芽主要浸出物种类及其动态变化规律。研究结果显示,在不同浸泡时间下,岩门秀芽浸出液的三维荧光光谱都会产生明显的瑞利散射和红移现象,其主要浸出物:黄酮及黄酮醇类物质、儿茶素和叶绿素a的含量也在不断地变化。在20 min时,茶叶功效成分的含量保留较高且儿茶素含量较低,为冷泡的最佳饮用时间。该研究为实现基于三维荧光光谱技术快速检测茶叶主要成分和鉴别茶叶种类奠定了基础,也为茶叶的科学浸泡和饮用提供参考。

预制裂缝宽度对变尺寸圆盘试样应力强度因子的影响

为研究了预制裂缝宽度对不同尺寸圆盘试样无量纲应力强度因子的影响,采用ABAQUS有限元软件,对圆盘直径分别为40,80,100,120,200 mm,预制裂缝宽度0~2.0 mm内的直裂缝平台巴西圆盘试样进行数值分析,基于等效区域积分法标定了在裂缝长度与圆盘直径比为0.55条件下的无量纲应力强度因子。结果表明,在圆盘直径一定条件下,无量纲应力强度因子随着裂缝宽度增加而增加,最大相对误差为13.53%;随着圆盘直径增大,预制裂缝宽度带来的影响相对减弱,但最大相对误差仍然超过3%。给出了消除预制裂缝宽度影响的无量纲应力强度因子修正公式,为采用含有预制裂缝的圆盘试样准确确定岩石的断裂韧度提供理论支持。

微压反应器处理低温污水中溶解性有机物变化规律

为探究微压内循环多生物相反应器对低温污水中溶解性有机物的去除特性和迁移转化规律,结合荧光区域积分法,对11℃环境下MPR处理过程中溶解性有机物的紫外光谱特性及荧光光谱特征进行分析。结果表明,随着MPR处理时间的增加,峰T2、峰A均发生了红移,说明低温污水中类腐殖酸物质贡献率的增加是由DOM小分子比例降低而导致的。单周期内ΦⅠ,n和ΦⅡ,n的降幅分别为95.8%、83.8%,类蛋白质物质的贡献率呈现逐渐降低的趋势,说明低温下类酪氨酸物质和类色氨酸物质易被降解。低温污水中DOM在曝气5h时已达到最佳降解效率,ΦT,n的降幅为80%,并且此时类富里酸物质和类腐殖酸物质也被大量去除。单周期内类腐殖酸物质含量的变化趋势为先降低后趋于平稳,但PV,n的变化趋势则是先增大后趋于平稳。

污水厂进出水中DOM的三维荧光和FTIR光谱解析

采用树脂分离方法对合肥市某城市污水处理厂进出水中的溶解有机质进行分离,得到憎水性碱、憎水性酸、憎水性中性物质、亲水性碱、亲水性中性物质和亲水性酸等共6种物质。分析结果表明,憎水性组分荧光相对较强,而亲水性组分荧光则较弱。采用三维荧光光谱结合各区域荧光强度积分(FRI)值分析可以得到类蛋白质、类富里酸和类胡敏酸等3种主成分的荧光积分标准体积值,出水的3种主成分荧光标准体积值比进水低,憎水性碱、亲水性碱、亲水性酸和亲水性中性物质亦呈现类似规律,说明它们在生化过程中经过微生物降解以后,荧光物质发生了降解和转化。憎水性酸中的类蛋白物质和憎水性中性物质中的3种组分相对浓度均强于进水,说明生物反应有助于生成上述2种物质.在此基础上,进一步采用傅里叶变换红外光谱定性分析进出水中各组分中官能团特征峰。结果显示,进出水中溶解有机物主要有多糖、脂类和蛋白质等物质,经过生化处理这些物质得到了显著的降解。

新疆艾比湖流域枯、丰水期三维荧光光谱特性及其与水质的关系

以艾比湖流域主要入湖河流为研究对象,在5月(丰水期)和8月(枯水期)分别沿博尔塔拉河(博河)和精河进行采样,采用平行因子模型(PARAFAC)和三维荧光区域积分法对水体三维荧光特性进行研究并对其与水质的关系在枯、丰水期下的变化进行探讨.结果表明①河流DOM在枯水期与丰水期都含有C1(240、425 nm)UVC类腐殖质,C2(225、290 nm)紫外区内络氨酸类有机物,C3(230/280、330 nm)蛋白类有机物,C4(265、260 nm)腐殖质类共4种组分.通过对水体三维荧光进行区域积分可以看出DOM荧光成分的占比在不同时期的变化.博河在枯水期时EEM光谱中的区域Ⅲ富里酸含量低于丰水期,枯水期时区域Ⅱ芳香类蛋白质、区域Ⅳ可溶性微生物代谢物以及区域Ⅴ类腐殖质酸高于丰水期;对于精河来说,区域Ⅱ芳香类蛋白质和区域Ⅳ可溶性微生物代谢物在枯水期的含量高于丰水期,区域Ⅲ富里酸和区域Ⅴ类腐殖质酸的含量枯水期低于丰水期,这表明水体腐质化程度较高.②本研究选取了一些常规的荧光指数来描述枯、丰水期水体的荧光指数特性.经研究发现,精河的荧光指数、自生源指数和腐殖化指数在不同时期的变化幅度较小,而博河的变化幅度较大.③将荧光指数与水质参数进行相关性分析并建模,结果表明枯水期自生源指数(BIX)与化学需氧量呈显著正相关,相关系数R=0.688;丰水期时BIX与铵态氮浓度呈显著负相关,相关系数R=-0.493.通过对比分析艾比湖主要入湖河流的三维荧光光谱特性与水质在枯、丰水期时的关系进一步表明水体中DOM的特性以及在枯、丰水期下的差异,为艾比湖流域的治理改善提供一定的理论支持和参考依据.

白洋淀春季沉积物好氧反硝化菌群落结构特征及对溶解性有机物的响应

好氧反硝化因其独特优势成为近年来生物脱氮的研究热点,溶解性有机物(DOM)作为微生物碳源是造成群落差异的重要原因,为了探究白洋淀不同功能区好氧反硝化菌群落结构对溶解性有机物碳源的响应,本文结合荧光区域积分法以及nap A反硝化基因的高通量测序技术,对白洋淀春季沉积物中的好氧反硝化菌群落结构特征以及好氧反硝化菌对溶解性有机物的响应进行研究.结果表明,春季白洋淀沉积物有机质组分类蛋白质组分高于类腐殖质组分,其中养殖区的类蛋白质组分最大,达到79.63%±3.79%,原始区的类腐殖质组分最大,达到33.91%±6.32%;高通量测序得到3693个OTUs,共分为9个主要门类,其中,变形菌门占比最大,达到99%以上;α多样性Chao1指数呈现显著的空间差异,并且旅游区>生活区>入淀区>原始区>养殖区;该时期好氧反硝化菌主要物种组成包括Aeromonas、Sulfuritortus、Cupriavidus、Pseudomonas和Thauera,Ferrimonas作为指示物种,差异贡献最大;冗余分析发现,可见光区类富里酸物质和微生物代谢产物组分分别是不同功能区好氧反硝化菌群落纲水平和属水平差异的主要原因.综上,通过对白洋淀好氧反硝化菌群与溶解性有机物的相关关系研究,不仅有助于进一步认识天然环境中氮循环微生物的特征;还可以为将来适于实际环境的高效菌筛选的碳源选择提供参考.

太湖水源水有色溶解性有机物(CDOM)荧光特性分布特征以及源解析

多次采集太湖水源水以及入湖河流水样,利用三维荧光光谱手段探究荧光特征,并采用荧光区域积分法(EEM-FRI)结合主成分分析法(PCA)研究了太湖水源水CDOM的主要来源。结果表明:西氿水源水CDOM受外源的影响较大;马山水源水CDOM冬春受外源的影响较大,夏秋以内源释放为主;其余太湖水源地原水中CDOM以内源为主。

无回流A1/O/A2/VFCW工艺处理农村生活污水的荧光光谱解析

利用三维荧光光谱结合荧光区域积分法(FRI),考察无回流厌氧/好氧/缺氧/垂直潜流人工湿地(NrA1/O/A2/VFCW)处理农村生活污水过程中DOM降解机制.结果表明,原水中DOM主要由酪胺酸类蛋白、色氨酸类蛋白、胡敏酸类物质,以及较低含量的富里酸类物质、溶解性微生物代谢产物构成;总荧光标准体积与TOC、UV254呈正相关(R2=0.93、0.96);在生物-生态耦合法协同作用下,装置有效降解DOM,荧光区域Ⅰ-Ⅴ中的积分标准体积的降解率达到89.0%、77.1%、36.0%、77.5%、59.9%;好氧对生物处理单元DOM的去除贡献最高,荧光区域Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ中物质的相对去除率达到34.7%、23.2%、41.2%,对荧光区域Ⅲ和Ⅴ中的腐殖质类物质降解率为-6.5%、9.2%;生态处理单元由于填料络合作用与植物根系的吸收,有效降解可生化性较弱的富里酸、胡敏酸等腐殖质,相对去除率分别为39.9%、55.8%,弥补了生物单元对腐殖质类物质降解的不足.本研究对于生物-生态法处理农村生活污水机制及工艺设计有一定参考价值.

不同接种泥的活性炭生物转盘挂膜启动及运行效果比较研究

对比研究了接种河流底泥和活性污泥的2组活性炭生物转盘处理污染河水的效果。结果表明：在转速为3r／min，水力停留时间为12h时，采用底泥接种和活性污泥接种的2组反应器NH3-N去除率分别为82％、90％，TP去除率分别为79％、62％，CODVn去除率均为87％左右。改变水力停留时间，发现活性污泥接种的反应器在去除NH3-N、底泥接种的反应器在去除TP时，有更高的抗冲击负荷能力。

A Modified Fixed Point Method for the Perona Malik Equation

In this work we present a new method to solve the Perona Malik equation for the image denoising. The method is based on a modified fixed point algorithm which is fast and stable. We discretize the equation using a finite volume method by integrating the equation using a fuzzy measure on the control volume. To make our algorithm move faster in time, we have used an optimized domain decomposition which generalize the wave relaxation method. Several test of noised images illustrate this approach and show the efficiency of the proposed new method.

基于光谱法解析污水厂DOM转化与DBPs生成特征

通过检测污水处理厂进、出水以及各处理单元出水的理化指标,结合三维荧光光谱和紫外光谱特征,对污水处理厂中溶解性有机物(DOM)的迁移转化进行解析。结果表明,应用荧光区域积分法与平行因子分析法识别出污水中的2个特征荧光组分为类色氨酸(C1,275 nm/330 nm)和类富里酸(C2,290 nm/420 nm),在污水厂全流程处理工艺中,C1下降了85%、C2下降了50%;荧光组分与常规水质指标COD、BOD_(5)、TOC以及UV_(254)等均呈极显著正相关。加氯消毒后DOM的荧光特征峰出现蓝移,在出水中检测到的消毒副产物(DBPs)主要为三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸,浓度分别为16.3、19.0和23.8μg/L,应受到关注。

三维荧光光谱评价污水处理厂COD去除效率

采用三维荧光光谱与平行因子法和荧光区域积分法相结合,对城市生活污水处理厂各反应流程的水样进行了快速表征和分析。结果表明,污水中主要荧光物质为类蛋白质和类胡敏酸物质,其中类蛋白质的平行因子得分和荧光区域积分值均与水样化学需氧量(COD)具有较好的相关性。进一步分析表明,类蛋白质与类胡敏酸的区域积分值之比可以反映污水处理厂溶解性COD的去除效果。该研究提供了一种快速且不需外加试剂的评价污水厂溶解性COD去除效率的方法。

自紧工艺对复合材料压力容器金属内衬断裂强度的影响

基于压力容器自紧前后金属内衬的应力分析,利用子模型方法建立了含内衬表面圆裂纹的有限元模型,使用区域积分法计算了其在工作压力下裂纹前缘的J积分值,研究是否采用自紧工艺和不同自紧压力值情况下的裂纹尖端强度。结果表明:经过自紧工艺处理后裂纹前缘的J积分值将明显提高,且随自紧压力值的增大而增大;随着裂纹尺寸的增大,相应的J积分值也增大,并且沿裂纹前缘的J积分曲线变陡。由此说明自紧工艺压力值的提高和裂纹尺寸的增加均增大了内衬开裂的风险,因此复合材料缠绕压力容器自紧工艺压力值的确定需进行金属内衬的断裂分析。

城镇化河流溶解性有机质的荧光特性与水质相关性:以宁波市北仑区芦江为例

以宁波市北仑区芦江为例,利用三维荧光技术分析城镇化河流水体荧光溶解性有机物(FDOM)组成结构及其空间分布特征,研究FDOM与河流水质的相关性.结果表明,FDOM由类酪氨酸、类色氨酸、类溶解性微生物副产品、类富里酸物质组成,以类蛋白组分为主要成分,占总荧光强度的比例高达83.8%,而类腐殖物质的含量较少.各组分荧光强度与氮、磷、金属含量呈显著正相关,表明FDOM与氮、磷等元素的迁移转化有关;FDOM呈现明显的空间分布格局,上游水体FDOM含量较低受人类活动影响较小,下游FDOM含量较高呈现城镇河段排放分布特征;表明人类活动对河流水质及FDOM含量和组成均产生重要影响.

巢湖流域典型环境介质溶解有机质光谱特征及其环境指示意义

溶解有机质(DOM)广泛存在于流域范围内不同环境介质中,并能发生迁移转化.以巢湖流域典型环境(农田土壤、浮游藻类、水生植物和沉积物)DOM样品为研究对象,利用紫外-可见光光谱和三维荧光光谱技术揭示不同环境DOM样品的组成特征,探究流域范围内不同环境介质间DOM可能迁移、转化过程及其环境行为与生态效应.结果表明,巢湖流域典型环境样品单位质量可溶性有机碳(DOC)含量均值从大到小的顺序为:浮游藻类(26701.59 mg·kg^(-1))>水生植物(9331.00 mg·kg^(-1))>土壤(204.93 mg·kg^(-1))≈沉积物(141.13 mg·kg^(-1)).与DOC含量类似,280 nm处吸光系数(a280值)和总荧光强度均表现为:浮游藻类>水生植物>土壤≈沉积物,且沉积物和土壤DOM样品的重均分子量、芳香性、腐殖化程度均与水生植物和浮游藻类DOM样品具有显著性差异.在此基础上,本文提出了流域层面不同环境介质之间DOM的迁移转化概念模型,结果显示,流域范围内不同环境介质间DOM的迁移转化改变了其组成特征,进而导致生态效应发生改变.上述研究结果为流域环境质量提升和生态效应调控提供了一种新思路.